Thylakoids - su strukturne komponente kloroplasta

Kloroplasti su membranske strukture u kojima se odvija fotosinteza. Ovaj proces kod viših biljaka i cijanobakterija je moguće sačuvati sposobnost planeta za održavanje života pomoću ugljičnog dioksida i napuniti koncentraciju kisika. Sama fotosinteza događa se u strukturama kao što su thakikoidi. To su membranski "moduli" kloroplasta, u kojima se odvija proton prijenos, fotoliza vode, sinteza glukoze i ATP.

Struktura biljnih kloroplasta

Kloroplasti su dvije membranske strukture koje se nalaze u citoplazmi biljnih stanica i klamidomona. Nasuprot tome, cijanobakterijske stanice izvode fotosintezu u tilakoidima, a ne u kloroplastima. Ovo je primjer niskog razvitka organizma koji je u mogućnosti pružiti svoju prehranu putem fotosintetskih enzima koji se nalaze na invaginacijama citoplazme.

Svojom strukturom, kloroplast je dvo-membranska organela u obliku vezikula. Oni se nalaze u velikom broju u stanicama fotosintetskih biljaka i razvijaju se samo u slučaju kontakta s ultraljubičastim zrakama. Unutar kloroplasta je njegova tekuća stroma. U svom sastavu nalikuje hijaloplazmi, a 85% sastoji se od vode u kojoj se elektroliti rastvaraju i proteini se vagaju. Strom kloroplasta sadrži tiaksoide, strukture u kojima svijetli i tamna faza fotosinteze izravno teče.

Nasljedni aparat kloroplasta

Blizini thylakoids su granule s škrob, koja je produkt polimerizacije glukoze nastalu fotosinteze. Slobodni su u stromi DNA i plastidi, zajedno s raspršenim ribosomima. DNA molekula može biti nekoliko. Zajedno s biosintetskim aparatom oni su odgovorni za obnovu strukture kloroplasta. To se događa bez korištenja nasljednih informacija o staničnoj jezgri. Taj fenomen omogućuje nam da prosudimo mogućnost neovisnog rasta i umnožavanja kloroplasta u slučaju diobe stanica. Zbog kloroplasta u nekim aspektima su neovisni stanične jezgre i predstavlja, kao što su niske razvijena simbiont organizam.

Struktura tiakakoida

Thikakoidi su membranske strukture u obliku diskova koji se nalaze u stromu kloroplasta. U cijanobakterijama se čak nalaze i na invaginacijama citoplazmatskih membrana, jer nemaju neovisne kloroplastove. Postoje dvije vrste thylakoids: prvi je thylakoid s lumen, a drugi je lamellar. Thylakoid s lumenom manji u promjeru i disk. Nekoliko tiakakoida, sastavljenih okomito, tvore granulu.

Lamelarni tiakoidi su široke ploče koje nemaju lumen. Ali oni su platforma na koju se povezuju višestruki aspekti. U njima fotosinteza praktički ne teče, jer su nužni za stvaranje jake strukture, otporne na mehanička oštećenja stanice. U kloroplastima može biti prisutno ukupno 10 do 100 thylakoida s lumenima sposobnim za fotosintezu. Sami tiakoidi su elementarne strukture odgovorne za fotosintezu.

Uloga tiakoikida u fotosintezi

U tiakoidima se odvijaju najvažnije reakcije fotosinteze. Prva je fotoliza molekule vode i sinteza kisika. Drugi je tranzit protona kroz membranu kroz citokromni molekularni kompleks b6f i električni transportni lanac. Također u thylakoidima nastaje sinteza makroergijske ATP molekule. Taj se proces događa pri upotrebi protonnog gradijenta koji se formira između tiakoidne membrane i kloroplastnog stroma. To znači da funkcije thylakoida omogućuju da shvatimo cijelu svjetlosnu fazu fotosinteze.

Svjetlosna faza fotosinteze

Potreban uvjet za postojanje fotosinteze je mogućnost stvaranja membranskog potencijala. To se postiže prijenosom elektrona i protona, tako da se stvori H + gradijent, koji je 1000 puta veći od membrane mitohondrija. Elektroni i protoni za stvaranje elektrokemijskog potencijala u stanici su povoljniji od molekula vode. Pod djelovanjem ultraljubičastog fotona na membranama tiakoikida, to postaje dostupno. Postoji udaranje iz elektrona iz jedne molekule vode, koja dobiva pozitivan naboj, i stoga, kako bi je neutralizirao, treba uništiti jedan proton. Kao rezultat, 4 molekule vode se raspadaju u elektrone, protone i formiraju kisik.

Lanac fotosintetskih procesa

Nakon fotolize vode membrana se ponovno puni. Thikakoidi su strukture koje tijekom prijenosa protona mogu imati kiseli pH. U ovom trenutku u stromu kloroplasta pH je blago alkalan. To stvara elektrokemijski potencijal, zbog čega postaje moguće sinteza ATP. Molekule adenozin trifosfata kasnije će se koristiti za potrebe energije i tamnu fazu fotosinteze. Posebno, stanica koristi za ATP za korištenje ugljičnog dioksida, što se postiže njegovom kondenzacijom i sintezom molekula glukoze na njima.

Uz tamnu fazu, NADP-H + se reducira na NADPH. Ukupno je potrebno 18 molekula ATP, 6 molekula ugljičnog dioksida i 24 protona vodika za sintezu jedne molekule glukoze. To zahtijeva fotolizu od 24 molekula vode za recikliranje 6 molekula ugljičnog dioksida. Ovaj proces omogućuje oslobađanje od 6 molekula kisika, koje će kasnije koristiti drugi organizmi za svoje potrebe za energijom. Tako je thylakoids - (u biologiji) primjeru membranske strukture koji omogućava korištenje sunčeve energije i mogućeg transmembranski gradijentu pH za pretvaranje u kemijsku energiju.